反渗透海水淡化技术是解决淡水危机的方法之一,在淡化过程中要使用高压柱塞泵将海水压力增加至6-7MPa以克服海水的渗透压,由活塞的离散环形分布和周期性运动引起的流量脉动是柱塞泵的固有特性,流量脉动与下游负荷分量相互作用后会引起压力脉动。因此,经高压柱塞泵加压后的海水具有压力脉动的特点,会对反渗透膜组件的性能及整个海水淡化系统的稳定性造成破坏。另一方面,反渗透海水淡化会产生大量的浓盐水,其流量可达进水流量的40%左右。传统的浓盐水处理方法都会对环境造成负面影响。如浓盐水排放通常会引起海水温度的局部升高,降低海水溶解氧浓度,增加海水的腐蚀性等。为了消除管道内的压力脉动,保护反渗透膜系统同时解决海水淡化过程中的浓盐水排放问题并降低淡水生产成本,实现双效节能的效果,课题组首创性设计了脉动能交换器,耦合海水淡化系统和喷雾蒸发制盐系统,将海水侧高压柱塞泵引起的不利脉动传递至喷雾蒸发制盐系统以制造空气侧制盐所需要的有利脉动气流。为了研究管路内压力脉动特性,探索最佳脉动工况,本文通过运用数值模拟方法研究脉动能交换器的工作原理,探讨其高压水脉动能转化为活塞机械能再转换为空气脉动能的转换规律,为脉动能的利用及脉动能交换器的变频设计奠定基础。本文主要研究内容及结论如下:1、针对脉动能交换器内部管路高压正弦脉动工况,通过建立该工况下脉动能交换器内部高压管路模型,运用数值模拟方法研究该工况下的脉动能传递特性。结果表明:在高压正弦脉动工况下,脉动能交换器可将脉动能转换成机械能,对管路内的压力脉动有很好的衰减效果。在K=100 N/mm时脉动能转换效果最佳。当脉动相对振幅为0.8,脉动频率为0.4 Hz时脉动能转换及管路内压力脉动衰减效果最好。2、针对高压管路进口压力逐渐增加的正弦脉动工况,编写动网格UDF程序,运用数值模拟方法研究该工况下的脉动能转换特性。结果表明:在进口压力为递增正弦脉动工况下,脉动能可有效转换成活塞机械能,在低弹簧弹性系数、高压、高振幅、高频率工况下脉动能转换效果较好。3、运用数值模拟方法研究了通过活塞运动制造脉动气流的过程,建立了活塞对管内气流作用的模型,分析了不同进口速度、活塞运动振幅及频率对匀速气流的扰动规律。结果表明:活塞往复运动能有效使管路内匀速气流产生脉动。管路内气流脉动振幅及频率不受其进口速度的影响。活塞运动振幅与气流脉动振幅呈线性关系,脉动传导效率随着活塞振幅的增加而下降,效率最高可达99.20%。气流脉动与活塞运动同频率变化。